數(shù)字化如何改變汽車制造方式

汽車工業(yè)在各個(gè)領(lǐng)域都在經(jīng)歷著快速的變化，即使在幾十年來(lái)經(jīng)歷了漸進(jìn)變化的制造業(yè)，這種變化的速度也在加快。采用工業(yè)4.0的動(dòng)力主要來(lái)自電動(dòng)汽車初創(chuàng)企業(yè)。他們領(lǐng)先的領(lǐng)域以及其他公司正在尋求跟進(jìn)的領(lǐng)域包括數(shù)字化、大規(guī)模壓鑄、電池到包裝(CTP)和電池到底盤(pán) (CTC)電池技術(shù)。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是數(shù)字化的關(guān)鍵，從而使流程得到優(yōu)化和自動(dòng)化。通過(guò)這樣做，生產(chǎn)不僅變得更有效率，而且更可持續(xù)，幫助企業(yè)走向碳中和;可以減少浪費(fèi)，更有效地利用資源。

汽車生產(chǎn)和數(shù)字雙胞胎

雖然數(shù)字技術(shù)在汽車生產(chǎn)的研發(fā)方面已經(jīng)使用了很長(zhǎng)一段時(shí)間，但將其與實(shí)際制造過(guò)程相結(jié)合則要晚得多。

2020年，雷諾日產(chǎn)聯(lián)盟宣布了一項(xiàng)計(jì)劃，計(jì)劃在三年內(nèi)削減20%的成本，豐田也宣布了24%的削減計(jì)劃。

AutoForm中國(guó)區(qū)總經(jīng)理Christoph Weber表示，

“通過(guò)壓縮運(yùn)營(yíng)和供應(yīng)商，你可以降低5% -10%的成本。但如果你想削減20-30%的成本，你需要從根本上改變你的運(yùn)營(yíng)方式。數(shù)字轉(zhuǎn)型在這方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。”

以前，汽車從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)需要大約四到五年的時(shí)間。整個(gè)行業(yè)都在縮短這些時(shí)間，一些中國(guó)生產(chǎn)商的管理時(shí)間不到兩年。

數(shù)字雙胞胎的使用在縮短時(shí)間方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它可以在車身面板生產(chǎn)車間出現(xiàn)問(wèn)題之前預(yù)測(cè)并解決問(wèn)題。

然而，根據(jù)韋伯的說(shuō)法，這是一個(gè)折中方案，可以進(jìn)一步推進(jìn)，

“這仍然是一種封閉的方法，對(duì)單個(gè)零件的沖壓工藝進(jìn)行了次優(yōu)化，而忽略了接下來(lái)的組裝和車身涂裝的制造步驟。下一步是通過(guò)無(wú)縫的數(shù)字化工藝孿生裝置，優(yōu)化裝配最終車身的單個(gè)零件生產(chǎn)，專注于最終結(jié)果。一家德國(guó)汽車制造商通過(guò)這種綜合方法成功地將車身車間的加速時(shí)間縮短了6個(gè)月。”

特斯拉的方式

特斯拉試圖擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模并降低成本，這推動(dòng)了制造業(yè)的變革。根據(jù)汽車工程咨詢公司Strategy Engineers GmbH & Co. KG的合伙人Oliver Spreitzer博士的說(shuō)法，

“與傳統(tǒng)的原始設(shè)備制造商相比，特斯拉的研發(fā)策略不同，傳統(tǒng)的原始設(shè)備制造商把所有的變化都保留到下一個(gè)車型年。然而，特斯拉發(fā)明了一些東西，測(cè)試它，然后實(shí)現(xiàn)它。這種速度令人難以置信，他們的研發(fā)速度之快，是傳統(tǒng)原始設(shè)備制造商無(wú)法企及的。”

特斯拉最新的創(chuàng)新之一是使用大規(guī)模高壓壓鑄。從本質(zhì)上說(shuō)，它使用了制造玩具汽車的技術(shù)，但大規(guī)模地將熔化的鋁射入鑄件。

自2020年以來(lái)，埃隆·馬斯克的特斯拉一直在所有生產(chǎn)地點(diǎn)安裝越來(lái)越大的Giga壓力機(jī)，由Idra提供，從加利福尼亞州弗里蒙特工廠的6000噸開(kāi)始。

在最初的使用中，特斯拉Model y后底盤(pán)的79個(gè)零件被一件鑄件替換。歐洲生產(chǎn)將增加一件前底盤(pán)鑄件，并計(jì)劃制造一種結(jié)構(gòu)電池組，據(jù)稱總質(zhì)量減少10%，零件減少370個(gè)，續(xù)航里程增加14%。

生產(chǎn)簡(jiǎn)化了，因?yàn)椴辉儆写罅康牧慵枰B接，這意味著更少的機(jī)器人。特斯拉認(rèn)為，生產(chǎn)所需的建筑面積將減少35%。對(duì)于汽車來(lái)說(shuō)，這意味著更大的剛性，從而增加安全性。

據(jù)傳聞，中國(guó)初創(chuàng)企業(yè)Noi和XPeng正在與Idra的中國(guó)所有者L K Technology進(jìn)行談判，以購(gòu)買(mǎi)類似的壓力機(jī)。然而，特斯拉之所以能成功使用千兆壓機(jī)，部分原因在于特斯拉為其制造了一種特殊合金。

根據(jù)Spreitzer的說(shuō)法,

“這項(xiàng)技術(shù)很有前景，幾乎所有人都在關(guān)注它。然而，對(duì)于傳統(tǒng)的原始設(shè)備制造商來(lái)說(shuō)，這不僅會(huì)帶來(lái)技術(shù)上的變化，而且會(huì)帶來(lái)組織上的巨大變化。”

電池組

電池雖然對(duì)電動(dòng)汽車至關(guān)重要，但由于其體積和更重要的重量，電池在生產(chǎn)和設(shè)計(jì)上都存在問(wèn)題。比亞迪在其Blade電池和CATL使用的電池到封裝(Cell-to-pack, CTP)省去了在封裝之前將電池放入模塊的中間階段。這樣可以減少電池組的體積和重量。

下一個(gè)階段似乎要么是電池到底盤(pán)(CTC)，要么是特斯拉在2020年電池日上概述的電池到車身。目前的電池組產(chǎn)生的重量需要由汽車的結(jié)構(gòu)來(lái)承擔(dān)。特斯拉的方法是讓膠水承擔(dān)額外的加固任務(wù)，使電池組能夠承重。通常情況下，膠水會(huì)作為粘合劑和阻燃劑將電池組的電池和電池板粘合在一起。

中國(guó)電動(dòng)汽車初創(chuàng)公司Leapmotor稱，其最近推出的C01轎車是世界上第一款采用CTC的汽車，CTC將電池、底盤(pán)和車身底部集成在一起。Leap表示，這將導(dǎo)致重量減少15公斤，組件減少20%。然而，正如Spreitzer警告的那樣，對(duì)于電池封裝技術(shù)和壓鑄技術(shù)，它們的長(zhǎng)期使用存在一些問(wèn)題，

“模擬模型非常先進(jìn)，但它們不是真實(shí)的。我們的理論模型和現(xiàn)實(shí)之間總是有差距，我們只是不知道使用10年或15年后會(huì)發(fā)生什么。”